Sensori di pressione per applicazioni a idrogeno: sfide e soluzioni
La transizione energetica mira a includere l'idrogeno come pilastro accanto alle energie rinnovabili e alle misure di efficienza. Quando prodotto utilizzando fonti rinnovabili, è sostenibile, versatile e facilmente trasportabile. In particolare, l'idrogeno verde, prodotto esclusivamente con energia da fonti rinnovabili, è al centro delle politiche di sostegno statale e delle strategie internazionali.
Idrogeno come vettore energetico del futuro
Attualmente, in Europa si producono circa 9,8 milioni di tonnellate di idrogeno all'anno, principalmente da fonti fossili. L'UE pianifica di aumentare questa produzione fino a dieci milioni di tonnellate di idrogeno pulito entro il 2030, per promuovere significativamente la decarbonizzazione dell'industria. Esistono diversi metodi di produzione e tipi di idrogeno.
Idrogeno verde, grigio e altri tipi
L'idrogeno si trova in natura solo legato. Il metodo di produzione determina la sua classificazione:
- Idrogeno verde: tramite energia rinnovabile (ad esempio solare, vento)
- Idrogeno grigio: da combustibili fossili
- Idrogeno blu e turchese: con cattura di CO₂ o tramite pirolysi del metano
Il processo di elettrolisi in sintesi
L'elettrolisi scinde l'acqua in idrogeno e ossigeno tramite energia elettrica. Utilizzando energia verde, si produce idrogeno verde, fondamentale per un futuro a basso impatto climatico.
Permeazione attraverso i materiali
L'idrogeno è l'elemento più leggero e più piccolo. A causa del suo raggio atomico ridotto, penetra facilmente attraverso metalli come l'acciaio inossidabile. Questo effetto è chiamato permeazione.
Perché i sensori di pressione standard possono fallire
I sensori di pressione piezoresistivi con involucri in acciaio rivestiti di olio sono particolarmente vulnerabili: l'idrogeno diffonde attraverso la sottile membrana in acciaio, si accumula all'interno del sensore e può danneggiarlo nel tempo.
Membrane rivestite d'oro: la chiave per sensori di pressione durevoli
Vantaggi fisici dell'oro
L'oro è circa 10.000 volte meno permeabile dell'acciaio inossidabile. Uno strato di oro spesso 1 μm su una membrana d'acciaio di 50 μm può ritardare la permeazione di idrogeno di un fattore 10-100, rispetto a un raddoppio dello spessore della membrana con un effetto doppio.
Confronto: rivestimento in oro vs. spessore della membrana
Mentre l'aumento dello spessore della membrana fornisce una protezione limitata, il rivestimento in oro porta a una durata significativamente maggiore e a una maggiore sicurezza. Condizione: sistema chiuso e rivestimento privo di difetti.
Il trasmettitore di pressione ATM.1ST per applicazioni con idrogeno
Specifiche tecniche
Il trasmettitore di pressione piezoresistivo ATM.1ST è ideale per applicazioni statiche e dinamiche con idrogeno:
- Intervallo di misurazione: 0 … 50 mbar fino a 0 … 1000 bar
- Precisione: fino a 0,05 % FS
- Isteresi/Ripetibilità: 0,01 % FS
Flessibilità grazie a design modulare
Grazie al suo design modulare, l'ATM.1ST può essere adattato a diversi casi d'uso – dalla ricerca, alle industrie, alla fornitura mobile di idrogeno.
Conclusioni: tecnologie di misurazione sicure e durature per l'idrogeno
L'idrogeno ha un enorme potenziale, ma presenta anche elevate richieste tecniche. Con membrane rivestite d'oro e esperienza pluriennale, STS offre soluzioni sensoriali robuste per una misurazione della pressione sicura, efficiente e durevole in applicazioni idrogeno complesse.
